JPS59143268A - 固体電解質電池 - Google Patents

固体電解質電池

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Publication number
JPS59143268A
JPS59143268A JP1707983A JP1707983A JPS59143268A JP S59143268 A JPS59143268 A JP S59143268A JP 1707983 A JP1707983 A JP 1707983A JP 1707983 A JP1707983 A JP 1707983A JP S59143268 A JPS59143268 A JP S59143268A
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JP
Japan
Prior art keywords
solid electrolyte
lithium
negative electrode
powder
electrolyte battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP1707983A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsu Nagai
龍 長井
Shuichi Wada
秀一 和田
Akira Kawakami
章 川上
Kozo Kajita
梶田 耕三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to JP1707983A priority Critical patent/JPS59143268A/ja
Publication of JPS59143268A publication Critical patent/JPS59143268A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/06Electrodes for primary cells
    • H01M4/08Processes of manufacture
    • H01M4/12Processes of manufacture of consumable metal or alloy electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は負極活物質としてリチウム捷たはリチウム合金
を用いる固体電解質電池の改良に係り、負極の放電利用
率の向上をはめ為り、単位体積当りの電気容量が大きい
固体電解質電池を提供することを目的とする。
従来の固体電解質電池では負極としてリチウム板または
リチウム合金板が用いられていたが、このものは放電反
応の進行に伴なって負極七固体電解質層との間に隙間が
生じ、負極の放電利用率が低下して充分な放電性能が得
られないという欠点があった。これはこの種電池の放電
反応が負極側で正極と対向する側からリチウムが徐々に
イオン化し、固体電解質層を通過して正極側に移行し正
極活物質と反応して正極側で放電生成物を生成する反応
であるが、負極の放電消耗量に相当する量はどには正極
が体積膨張せず、また固体電解質にまつ走く弾性がない
ため、放゛市に伴なう負極の消耗に応じて固体電解質層
が追従して変形できないからである。
そこで、負極を加圧して負極と固体電解質層との接触を
常に保っておく必要があるが、小型でかつ薄形の電池で
はそのような加圧手段を電池内部に具備させることは困
難である。
そのため、本発明者らは先にリチウム粉末とリチウムイ
オン伝導性固体電解質粉末とを混合して負極を構成する
ことにより前述の欠点を解消することを提案した。
該提案法によれば負極の放電利用率がリチウム単独の場
合忙比べて大幅に向上し、単位体積あたりの電気容量の
大きい固体電解質電池が得られるが、それでも負極の放
電−利用率は理論電気容量の40〜604程度にまでし
か向上せず、負極活物質の高度有効利用までにはい之ら
なかった。この原因は負極中でリチウムが島状に残って
孤立するためであると考えられる。
木発明者らはそのような事情に@み、さらに研究を重ね
、リチウム粉末とリチウムイオン伝導性固体電解質粉末
との混合系にさらに他の電子伝導性物質を添加すること
によって負極の放電利用率をさらに向上させることがで
きることを見出し、本発明を完成するにいたった。
すなわち、本発明はリチウム粉末またはリチウム合金粉
末、リチウムイオン伝導性固体電解質粉末および電子伝
導性物質の粉末から構成した負極を用いたことを特徴と
する固体゛電解質電池に関する。
本発明において負極の放電利用率を先の提案法よりさら
に向上しうる理由は、電子伝導性物質の添加によって、
リチウムが島状に残って孤立するのが防止されることお
よびリチウム濃度の高いところからリチウム濃度の低い
ところへリチウムイオンが移動して負極内におけるリチ
ウム濃度が均一化して均一な放電反応が行なわれるよう
になるためであると考えられる。
本発明において負極活物質さしてはリチウムまたはリチ
ウム合金を用いるが、その際のリチウム合金としてはリ
チウムとアルミニウム、水銀、亜鉛、カドミウムなどと
の合金があげられる。
本発明において固体電解質としては、例えばLIsN、
 Li8N−口■、LigN−LI−LiOH,Li1
−AI、0.、Lil、Lig N −LiCl 、 
L(3N −LIBrなどが用いられるが、特K Li
g N、 lug N −LI I、LigN−LI−
LiOH,LiBN −LiC1、L%、N −LiB
rなどのチツ什すチクム系のものが好ましい。そして負
極に用いる固体電解質と固体電解質層を構成する固体電
解質とけ同一でもよいし、ま念異なって込てもよい。
電子伝導性物質としては、例えばアルミニウム、金、銀
、ビスマス、アンチモン、砒素、カドミウム、鉛、ニッ
ケル、鉄、ステンレス鋼、銅、タングステン、マンガン
、モリブデン、コバルトなどの金属やカーボンなどが用
いられる。それらのなかでもニッケル、とりわけカルボ
ニルニッケルが特に好ましい。
リチウム粉末またはリチウム合金粉末としては60メツ
シュ以上の微粉末が好ましく、また負極に用いる固体電
解質粉末や電子伝導性物質も60メツシュ以上の微粉末
が好ましい。
そして負極は例えばこれらの微粉末を所定の割合で混合
したのち所定檄秤量し、あらかじめ約0.1〜ft/c
M2の圧力で所定の形状に仮成形しておい念固体電解質
層の上に積み改ね、一体に加圧成形することにより、負
極と固体゛市解質層とを一体に成形した形で得ることが
できる。
負極iを構成するリチウムまたはリチウム合金粉末と固
体電解質粉末および電子伝導性物質の混合比としては、
理論体積比でリチウム1に対して固体電解質が0.7〜
1.8、電子伝導性物質が0.005〜0.6の範囲が
好ましい。
正極活物質としては例えばヨウ化鉛、ヨク化鋼、ヨク住
銀のような金団ハロゲン化物や、硫什チタン、硫イヒモ
リブデンのような金属硫(E &などが用いられる。
つぎに実施例をあげて本発明を説明する。
実施例1〜10および比較例1 リチウム粉末(140メツシユパス)七〇、88Lig
N−0,12T、il粉末(60メツシユパス)とカル
ボニルニッケル粉末を1:1:1.1:1:0.6.1
:1:0.5.1:1:0.4.1:1:0.8.1:
1:0.2.11:0.15.1 : 1 : 0.0
75.1 : 1 : O,0R75,1: 1 : 
0.006.1:1:0の理論体積比で秤取し、回転混
合を行なって充分に混合した。このものをリチウム20
mAh相当喰秤取し、市池の負極とした。
電解質に0.l’18 Li、N −0,12LII 
100 jlF、正極にヨウ化鉛とカルボニルニッケル
との理論体積比で4:1の混合物4501wを用いて内
径16mmの金型を使用して1(板、固体電解W層およ
び正極からなる8−成形体にし、それを用いて第1図に
示すような扁平形の固体電解質層池を組み立てた。なお
第1図(でおいて、(1)は負極、(2)は固体電解質
層、(3)は正極、(4)は負極側の封口板、(5) 
I−i正極側の封口板、(fりはセラミック製リングで
、(7)はセラミック製リング(6)と封口板(4)、
(5)七を溶着するロウ材である。
得られ念@池を20°C180μへの定電流で放電させ
たところ第2図に示すような結果が得られた。
第2図に示すように、本発明が負極の利用率向上に効果
があることは明らかである。しかし、゛電池の負極とし
ての効果を考えると電子伝導性物質の添加量は少なくす
るほど好捷しく、単位体積当りの放電容量が最も大きく
なるようにすべきである。そのような観点から、第2図
に示す結果より単位°市気容量当り必要な負極体積を計
算し、それを第8図に示した。
@8図に示すように、負極の体積が電子伝導性物質をま
ったく添加しない場合(比較例1)より小さくなるのけ
、カルボニルニッケルの添加量が理論体積比で0.00
6〜0.6(すなわちリチウム粉末:固体電解質粉末ニ
カルポニルニッケルノ混合比が理論体積比で1 : 1
 : 0.005〜0.6の範囲)であり、電子伝導性
物質の添加量としてはこの範囲が好ましく^と考オーら
れる。
以上の結果はリチウム粉末と固体電解質粉末との混合比
が理論体積比で1=1のものについて示したが、木発1
4はその場合にのみ限られるものでけなく、また電子伝
導性物質も実施例に例示のカルボニルニッケルのみに限
られるものではなh0
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る固体電解質層池の一例を示す1析
面図であり、第2図は負極構成成分としてのリチウム粉
末々固体電解質粉末とが理論体積比で1:1の場合の負
極中へのカルボニルニッケルの添加量の変(ヒに伴なう
放電容量の変化を示す図である。第8図は単位甫気容量
当り必要な負極体積と負極中へのカルボニルニッケルの
K 加量(!−の関係を示す図である。 (1)・・・負極、 (2)・・・固体電解質層、 (
3)・・・正極第1図 芳2図 × カル本ニルニッケ+V/)/4 加f (リチシA1す木:同牛ト電解貢靭′ 釆:’zル爪゛ニ)レニンケ■しのシ良6rIr−を理
59体積比でIjl;Xと fるとさ) 手続補正書(方式) 1.事件の表示 昭和58年特許願第17079号 2、発明の名称 固体電解質電池 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府茨木市丑寅−丁目1番88号名称 (58
1)日立マクセル株式会社代表者 永 井   厚 4、代理人 〒550  電06 (531) 827
7住所 大阪市西区北堀江−丁目1番23号養田ビル四
ツ橋館 昭和58年5月31日(発送日) 6、補正の対象 図面 7、補正の内容 別紙の通り 手続補正書(自発) 昭和58年特許願第17079号 2、発明の名称 固体電解質電池 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府茨木市丑寅−丁目1番88号名称 (58
1)日立マクセル株式会社代表者 永 井   厚 4、代理人 〒550  電06 (531) 827
7住所 大阪市西区北堀江−丁目1番23号明細書の「
発明の詳細な説明」の欄 6、補正の対象 うな結果が得られた。」を「第2図に示すような結果が
得られた。なお第2図において、横軸のカルボニルニッ
ケルの添加量は、リチウム粉末:固体電解質粉末:カル
ボニルニッケルの混合比を理論体積比で1:1:xとす
るときのXで表わす。」と補正する。 (2)同第8頁第16行の「第3図に示した。」を「第
3図に示した。なお第3図における横軸のカルボニルニ
ッケルの添加量は、前記第2図における場合と同様に、
リチウム粉末:固体電解質粉末:カルボニルニッケルの
混合比を理論体積比でl:l:xとするときのXで表わ
す。」と補正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 リチウム粉末またはリチウム合金粉末、リチウム
    イオン伝導性固体電解質粉末および電子伝導性物質の粉
    末から構成した負極を周込たことを特徴2する固体電解
    質電池。 2、 電子伝導性物質が金属である特許請求の範囲第1
    項記載の固体電解質電池。 8、 金属がアルミニウム、金、銀、ビスマス、アンチ
    モン、砒素、カドニウム、鉛、ニッケル、鉄、ステンレ
    ス鋼、銅、タングステン、マンガンおよびコバルトより
    なる群から選ばれた少なくとも1種である特許請求の範
    囲第2項記載の固体電解質電池。 4.1!子伝導性物質がカルボニルニッケルである特許
    請求の範囲第1項記載の固体電解質電池。 5、 電子伝導性物質がカーボンである特許請求の範囲
    第1項記載の固体電解質電池。 6、リチ抱オン伝導性固体電解質がLiI −A120
    δ、LigN−し目、Li3N−Lll −LiO)I
    。 Li3 N、 LII 、 Li3 N −LiC1お
    よびLi5N−LiBrよりなる群から選ばれた少なく
    とも1種である特許請求の範囲第1項、第2項、第8項
    、第4項または第5項記載の固体電解質電池。 7、 リチウムとリチウムイオン伝導性固体電解質と電
    子伝導性物質との混合比が坤論体積比で1:0.7〜1
    .8 : 0.005〜0.6である特許請求の範囲第
    1項、第2項、第8項、第4項、第6項または第6項記
    載の固体電解質電池。
JP1707983A 1983-02-03 1983-02-03 固体電解質電池 Pending JPS59143268A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4645726A (en) * 1984-11-26 1987-02-24 Hitachi, Ltd. Solid state lithium battery
EP0281352A2 (en) * 1987-03-04 1988-09-07 The New Brunswick Telephone Company Limited Lithium-lithium nitride anode
WO1996010271A1 (en) * 1994-09-29 1996-04-04 Cambridge Advanced Batteries, Inc. Particulate interface for electrolytic cells and electrolytic process
WO2002021632A1 (en) * 2000-08-19 2002-03-14 Xeno Energy Co., Ltd. Lithium powder anode, lithium battery using the same and preparation thereof
JP2016076332A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 Tdk株式会社 安定化リチウム粉末及びそれを用いたリチウムイオン二次電池

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JP2016076332A (ja) * 2014-10-03 2016-05-12 Tdk株式会社 安定化リチウム粉末及びそれを用いたリチウムイオン二次電池

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